Хајде да прво разговарамо о основном принципу мотора. Основе се могу директно прескочити.
Сви су се играли магнетима када су били млади. Различити полови се привлаче, а два магнета су се сударила чим су се приближили.
Претпоставимо сада да су ваше руке довољно брзе да једним магнетом намаме испред себе, а други магнет вас прати све време.
Држите магнет у руци и цртате кругове, а други магнет вас прати у круговима.
Горе наведено је основни принцип ротације мотора. Само што "магнет" који се користи за завођење није прави магнет, већ магнетно поље које генерише калем под напоном.
1. Увођење ДЦ мотора без четкица
ДЦ мотор без четкица, енглеска скраћеница је БЛДЦ (Брусхлесс Дирецт Цуррент Мотор). Статор (покретни део) мотора је завојница, или намотај. Ротор (део који се окреће) је трајни магнет, који је магнет. Према положају ротора, микрокомпјутер са једним чипом се користи за контролу напајања сваке завојнице, тако да се магнетно поље које генерише завојница мења, тако да континуирано заводи ротор на предњој страни како би се ротор ротирао. Ово је принцип ротације ДЦ мотора без четкица. Хајде да заронимо.
2. Основни принцип рада ДЦ мотора без четкица
2.1. Структура ДЦ мотора без четкица
Почнимо са најосновнијим завојницама.
Како је приказано испод. Намотај се може схватити као нешто што расте попут опруге. Према правилу спирале десне руке наученом у средњој школи, када струја тече од врха ка дну завојнице, горњи поларитет завојнице је Н, а доњи поларитет С.
Сада направите још један овакав намотај. Затим се поиграјте са позицијом. На овај начин, ако струја прође кроз њега, понашаће се као да постоје два електромагнета.
Узмите још један за формирање трофазног намотаја мотора.
Заједно са ротором направљеним од трајних магнета, то је ДЦ мотор без четкица.
2.2. Струјни комутациони круг ДЦ мотора без четкица
Разлог зашто једносмерни мотор без четкица користи само једносмерну струју и нема четкица је тај што постоји екстерно коло које посебно контролише напајање његових намотаја. Главна компонента овог струјног комутационог кола је ФЕТ (Фиелд-Еффецт Транситор). ФЕТ се може сматрати прекидачем. Дијаграм испод означава ФЕТ-ове као АТ (А-фаза на врху), АБ (А-фаза на дну), БТ, ББ, ЦТ, ЦБ. „Отварање и затварање“ ФЕТ-а контролише микроконтролер.
2.3. Тренутни процес комутације ДЦ мотора без четкица
Време "отварања и затварања" ФЕТ-а контролише микроконтролер. Најчешћи тренутни метод комутације је комутација у шест корака, што се преводи као "комутација у шест корака". Сада креирајте координатни систем. Процес комутације у шест корака је следећи.
2.4. Како се ротор ДЦ мотора без четкица ротира?
Ослања се на комутацију у шест корака за генерисање ротирајућег магнетног поља које непрекидно заводи испред ротора. Баш као рука на почетку чланка која држи магнет и црта кругове. Ако погледате резултујући смер магнетног поља и где се налази ротор, то је јасно на први поглед.
Видите, С пол резултујућег магнетног поља је чекао испред Н пола ротора.
Докле год се схвати време покретања завојнице, смер синтетичког магнетног поља је увек испред положаја ротора, а ротор ће увек пратити.
3. Како одредити време комутације?
Као што је горе поменуто, кључ за контролу ротације ротора је да се комутира струја која пролази кроз калем када се ротор окрене под одговарајућим углом, тако да се смер генерисаног магнетног поља мења, привлачећи ротор и терајући ротор да се ротира. .
Како треба схватити тајминг ове тренутне комутације? Односно, како да знам где се ротор сада окреће? Тек када знам где је ротор могу да знам на коју двофазну струју да се прикључим.
У ствари, постоји много начина да се процени положај ротора, било са сензором или без сензора. Хајде да прво разговарамо о сензору, а сензор углавном користи Холов сензор.
3.1. Потврдите положај ротора помоћу сензора
3.1.1. Халл сензори
Холови сензори могу детектовати промене у јачини магнетног поља преко Холовог ефекта. Према правилу леве руке наученом у средњој школи физике (који се користи за одређивање смера силе наелектрисаног проводника у магнетном пољу), у петљи где се налази Холов сензор, магнетно поље одбија кретање наелектрисаних честица, а наелектрисане честице "ударе" у Хол. Постоји разлика потенцијала између две стране сензора. У овом тренутку, волтметар се може повезати са обе стране Холовог сензора да детектује ову промену напона, чиме се детектује промена јачине магнетног поља. Принцип је приказан на слици испод.
3.1.2. Како Халл сензори добијају положај ротора?
Са Холовим сензором, положај ротора се може приближно знати. Халл сензори се обично инсталирају на сваких 120 степени или сваких 60 степени. Следеће претпоставља да је инсталација на сваких 120 степени.
Претпоставља се да када Н пол ротора пређе подручје сензора Холовог сензора, излазни напон Холовог сензора је висок (обично 5В). Иначе је низак.
Према нивоима ХА, ХБ и ХЦ може се знати угао положаја ротора. На пример, ако је ХА висок, ХБ низак, а ХЦ низак, можемо знати да је ротор под електричном углом између 180 степени и 240 степени (однос између електричног угла и стварног механичког угла ће бити разматран касније ). Када користите 3 Халл сензора, резолуција је 60 степени електричног угла. Односно, могу само да знам да је тренутни положај ротора у опсегу од 60 степени електричног угла, али не знамо тачно колико степени.
3.1.3. Однос електричних и механичких углова
Иако је мало чудно овде убацити тако мало знање, ипак сматрам да је то неопходно јер сам осећао да то није лако разумети док сам учио. Можда ће бити лакше разумети на примеру Холовог сензора овде.
Механички угао је угао под којим се ротор мотора заправо окреће.
Однос између електричног и механичког угла је повезан са бројем парова полова ротора.
Зато што магнетно поље које генерише калем заправо привлачи магнетне полове ротора. Дакле, за контролу ротације мотора, бринемо само о електричном углу.
Електрични угао=број парова полова к механички угао
3.2. Метода за процену положаја ротора без сензора
Ова јама је мало велика и овај одговор ће бити први прескочен.
4. Брзина ротације и смер ротације ДЦ мотора без четкица
4.4. Како контролисати смер ротације ДЦ мотора без четкица?
Редослед тренутне комутације се може променити. Нека се магнетно поље које синтетише калем ротира у супротном смеру.
4.5. Како контролисати брзину ДЦ мотора без четкица?
Што је већи напон на калему, то је већа струја кроз калем, јаче је генерисано магнетно поље и ротор се брже ротира.
Пошто је прикључена снага једносмерна, обично користимо ПВМ (Пулсе Видтх Модулатион) да контролишемо напон на завојници. Једноставан принцип ПВМ-а је следећи.
Због тога, када је ДЦ мотор без четкица под напоном, ПВМ који генерише микрокомпјутер са једним чипом користи се за континуирану контролу отварања и затварања ФЕТ-а, тако да се калем може више пута укључивати и де-напајати. Ако је време укључења дуго (дужност је велика), еквивалентни напон на оба краја завојнице ће бити велики, јачина генерисаног магнетног поља ће бити јача, а ротор ће се брзо ротирати; ако је време укључења кратко (дужност је мала), еквивалентни напон на оба краја завојнице ће бити мали, а генерисана јачина магнетног поља ће бити мала. Што је слабији, то се ротор спорије окреће.
ПВМ таласни облик је повезан са капијом ФЕТ-а да контролише отварање и затварање ФЕТ-а. Претпоставимо да када је напон на капији висок, ФЕТ је затворен и укључен; када је напон на капији низак, ФЕТ је искључен и није под напоном.
Поред тога, горњи и доњи ФЕТ-ови на истој фази морају бити контролисани ПВМ таласним облицима супротне фазе како би се спречило да се горњи и доњи ФЕТ-ови укључе у исто време, узрокујући да струја не пролази кроз мотор већ да буде исто горе-доле, што доводи до кратког споја. ПВМ таласни облик који контролише ФЕТ је следећи.
